高轉(zhuǎn)矩密度多相鼠籠電機(jī)的建模與分析.pdf

1、與三相電機(jī)相比，多相電機(jī)由于相數(shù)多、磁動勢諧波含量少而擁有眾多優(yōu)點:更高的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)可靠性;轉(zhuǎn)矩脈動的頻率更高、幅值更小;容錯運行能力強(qiáng);可通過變電流相序變極，低頻諧波電流注入甚至可以提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。鑒于多相電機(jī)的眾多優(yōu)點，從20世紀(jì)80年代至今多相電機(jī)的研究一直是電機(jī)學(xué)者關(guān)注的焦點。
　　本文對高轉(zhuǎn)矩密度多相鼠籠感應(yīng)電機(jī)的工作機(jī)理、數(shù)學(xué)建模及非正弦供電的特點進(jìn)行了研究，全文的主要內(nèi)容如下:
　　基于繞組函數(shù)方法

2、和繞組結(jié)構(gòu)圓圖，對任意相數(shù)對稱與不對稱感應(yīng)電機(jī)的磁動勢進(jìn)行了全面分析，從而論證了多相電機(jī)具有磁動勢諧波含量少、變電流相序變極的特點。由于改善的非正弦氣隙磁密波形可以充分利用鐵芯，提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度，因此對一維任意形狀行波的特點進(jìn)行了分析，闡述了在多相電機(jī)中利用定子電流基波和諧波合成任意形狀行波的方法，從理論上解釋了逼近方波氣隙磁密時勵磁電流的尖峰現(xiàn)象。
　　根據(jù)繞組函數(shù)方法和轉(zhuǎn)子多回路理論，建立了任意相數(shù)對稱鼠籠感應(yīng)電機(jī)在自然坐標(biāo)系

3、下的數(shù)學(xué)模型，給出了模型參數(shù)的計算表達(dá)式，揭示了簡化該模型的多相變換矩陣的特點。
　　為了反映多相電機(jī)變電流相序變極，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的特點，提出了在集中整距電機(jī)中考慮空間諧波次數(shù)最大值的準(zhǔn)則，給出了任意旋轉(zhuǎn)速度dq坐標(biāo)系下多相鼠籠感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)計算表達(dá)式。同時，將三相電機(jī)中定義的空間矢量推廣到多相電機(jī)中。
　　為了驗證所建模型的正確性，在Matlab\Simulink環(huán)境下搭建了考慮基波、3、5、7次空間諧波的九相44

4、根導(dǎo)條集中整距鼠籠感應(yīng)電機(jī)的狀態(tài)方程模型;根據(jù)一臺450kW樣機(jī)的設(shè)計參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，將其在方波、梯形波電壓供電下的仿真電流、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性仿真曲線和實驗波形或數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析;另外，對該九相電機(jī)在方波、SPWM兩種供電方式下轉(zhuǎn)矩脈動情況進(jìn)行了仿真與分析。為了進(jìn)一步說明多相集中整距電機(jī)的優(yōu)點，將其和一臺中等功率三相電機(jī)在各種常用PWM調(diào)制策略供電下的仿真性能進(jìn)行了比較。最后，根據(jù)九相電機(jī)dq坐標(biāo)系下的電氣參數(shù)和空間矢量定義，對九相電機(jī)等